本實(shí)用新型屬于冶金行業(yè)中用于煉鋼爐外精煉的真空脫氣裝置領(lǐng)域，涉及一種單嘴精煉爐的三孔浸漬管。

背景技術(shù)：

在爐外精煉領(lǐng)域，鋼水真空精煉設(shè)備主要有RH、、單嘴精煉爐、VD等裝置。RH是指整體式或分體式的真空室，在處理鋼液時(shí)，所有冶金反應(yīng)都是在真空室內(nèi)進(jìn)行，RH的底部為兩個(gè)相同大小的圓形浸漬管，分別為上升管和下降管，上部連接熱彎管，熱彎管與抽真空系統(tǒng)連接，各部分組合成為一套真空精煉裝置。其工作原理是通過(guò)上升管出氣口吹入氬氣，同時(shí)在抽真空的作用下，驅(qū)動(dòng)鋼包內(nèi)的鋼液通過(guò)上升管進(jìn)入真空室內(nèi)，然后鋼液再由真空室通過(guò)下降管回到鋼包內(nèi)，完成一次鋼液的循環(huán)。

RH精煉的限制性環(huán)節(jié)在于鋼液的循環(huán)流動(dòng)和混合，無(wú)論鋼液成分和溫度均勻化，還是脫氣、脫碳、脫硫等精煉反應(yīng)的速度與效果，都與之有關(guān)，循環(huán)流量越大，鋼水在鋼包中的混勻時(shí)間越短，脫氣脫碳時(shí)脫硫間越短。所以，循環(huán)流量是反映RH裝置處理效率的指標(biāo)之一。關(guān)于循環(huán)流量的計(jì)算公式有很多，考慮到浸漬管上升管直徑、提升氣壓力流量和真空室內(nèi)壓力驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)的影響，故選用最常用的Kuwabara等人提出的公式進(jìn)行循環(huán)流量計(jì)算：

Q＝11.4×G^1/3×D^4/3×[ln(p₁/p₂)]^1/3；

其中：G為供氣流量(單位：NL/min)；

D為浸漬管上升管直徑或當(dāng)量直徑(單位：m，當(dāng)量直徑是當(dāng)上升管橫截面非圓形但接近圓形時(shí)通過(guò)截面積和圓的面積計(jì)算公式計(jì)算而來(lái))；

P₁為上升管提升氣出氣口處?kù)o壓力(單位：Pa)；

P₂為真空室內(nèi)壓力(單位：Pa)。

由于鋼液的精煉效率會(huì)受到循環(huán)流量的影響，循環(huán)流量越大越好，由該公式可知，對(duì)于確定噸位和直徑的鋼包，提高RH循環(huán)流量的途徑有：

1)增大浸漬管上升管內(nèi)徑；

2)增大提升氣流量；

3)增大上升管提升氣出氣口處?kù)o壓力；

4)減少真空室內(nèi)壓力。

根據(jù)生產(chǎn)和實(shí)踐證明，但現(xiàn)有采用RH法的真空循環(huán)脫氣精煉裝置的鋼液循環(huán)流量卻存在一個(gè)上限值，依然存在以下不足之處：

1)提升氣流量超過(guò)其在上升管內(nèi)鋼液中的飽和值時(shí)，循環(huán)流量不再增加，反而減?。?/p>

2)浸漬管上升管和下降管均需插入鋼包內(nèi)，且二者直徑相等，浸漬管直徑受鋼包直徑限制；

3)上升管提升氣出氣口處?kù)o壓力由于浸漬管插入深度限制有個(gè)上限值；

4)RH真空室內(nèi)的真空度已經(jīng)達(dá)到100Pa以下，一般能達(dá)到50Pa，能夠滿足脫氣要求，而繼續(xù)降低真空度則需更換更大抽氣能力的真空泵和要更多的能源，得不償失；

5)現(xiàn)有RH真空循環(huán)脫氣精煉裝置無(wú)法有效解決鋼包內(nèi)死區(qū)的問(wèn)題。

針對(duì)以上問(wèn)題，受DH和RH的啟發(fā)，近些年來(lái)不斷有公開(kāi)的專(zhuān)利對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，將DH的單管和RH的上下流雙管的方法結(jié)合的“單嘴精煉爐”。對(duì)于單嘴精煉爐來(lái)說(shuō)，是將采用RH法的真空循環(huán)脫氣精煉裝置內(nèi)上升管和下降管合并成一個(gè)單獨(dú)的圓筒形或橢圓筒浸漬管。單嘴精煉爐是通過(guò)鋼包底部透氣磚吹入氬氣，或如專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?01320187158.5)所述一側(cè)帶提升氣出氣口且橫截面為橢圓筒形的單嘴浸漬管可由其一側(cè)提升氣出氣口吹入的氬氣，或如專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?01210302397.0)所述鋼包底吹透氣磚加上單嘴精煉爐周向設(shè)置的提升氣出氣口共同吹入氬氣；通過(guò)氬氣的上浮對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌，同時(shí)驅(qū)動(dòng)鋼包內(nèi)的鋼液向上運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)鋼液在鋼包、浸漬管及真空室之間的循環(huán)。

單嘴精煉爐與采用RH法的真空循環(huán)脫氣精煉裝置相比，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，氬氣氣泡的做功行程更大，鋼液的循環(huán)流量更大，鋼液循環(huán)過(guò)程中的溫降小，脫氣率更高，但單嘴精煉爐浸漬管內(nèi)上升鋼液流場(chǎng)和下降鋼液流場(chǎng)還會(huì)相互干擾，降低循環(huán)效率，同時(shí)鋼液循環(huán)流量受鋼包底部透氣磚的透氣狀況制約，一旦底部透氣磚透氣性變差或堵塞就會(huì)導(dǎo)致鋼液循環(huán)量大幅降低，甚至鋼水無(wú)法進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。

根據(jù)專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?01420179382.4)所述一種帶中間擋墻將單嘴浸漬管一分為二的單嘴精煉爐；專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?01220713193.1)所述一種中間帶內(nèi)部擋墻將單嘴浸漬管一分為二，同時(shí)浸漬管一側(cè)帶提升氣出氣口的單嘴精煉爐，以上幾種專(zhuān)利均不同程度對(duì)單嘴精煉爐有一定的改進(jìn)，一定程度減少了上升鋼液和下降鋼液的干擾。但是由于單嘴浸漬管中的中間內(nèi)部擋墻設(shè)置位置和結(jié)構(gòu)并不合理，上升管和下降管內(nèi)的鋼液流速基本相同，上升鋼液和下降鋼液的之間的干擾還是比較大，循環(huán)效率還不夠高，同時(shí)中間內(nèi)部擋墻水平長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其中心部位承受擋墻自重及鋼液沖擊力較大，有變形坍塌導(dǎo)致單嘴浸漬管壽命偏短的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種單嘴精煉爐的三孔浸漬管，該浸漬管能夠在基于現(xiàn)有的鋼包和真空室的尺寸和真空泵的條件下增加上升管數(shù)量和增加上升管當(dāng)量直徑以增大循環(huán)流量，減少上升鋼液和下降鋼液的干擾，提高精煉效能，并可增強(qiáng)內(nèi)部擋墻中心部位的支撐強(qiáng)度，延長(zhǎng)浸漬管的壽命，降低耐材成本。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種單嘴精煉爐的三孔浸漬管，包括管狀外墻和內(nèi)部擋墻，所述內(nèi)部擋墻為T(mén)形或者Y形結(jié)構(gòu)，將管狀外墻分隔形成兩個(gè)面積相同的上升孔和一個(gè)下降孔，所述上升孔上設(shè)有若干提升氣出氣口。

進(jìn)一步，所述管狀外墻由內(nèi)至外依次由耐火磚、填縫砂、內(nèi)膽和澆筑耐材組成，所述內(nèi)部擋墻由內(nèi)膽和內(nèi)膽兩側(cè)的填縫砂及耐火磚組成。

進(jìn)一步，所述管狀外墻的內(nèi)膽的外圓周壁上及低部設(shè)有用于掛澆注耐材的錨固釘。

進(jìn)一步，兩個(gè)上升孔的截面面積之和與下降孔的截面面積之比為1～2。

進(jìn)一步，各提升氣出氣口沿上升孔的軸向設(shè)置為1～2層，各層提升氣出氣口位于上升孔的各層同一橫截面上。

進(jìn)一步，每一層至少包括2個(gè)提升氣出氣口，上層與下層的提升氣出氣口錯(cuò)落布置。

進(jìn)一步，每一層的提升氣出氣口，沿圓周方向相鄰兩提升氣出氣口之間的間隔為0.2m～0.4m。

進(jìn)一步，所述三孔浸漬管的高度為0.7m～1.2m。

進(jìn)一步，所述管狀外墻為圓筒形或橢圓筒形。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1)能夠在保持現(xiàn)有單嘴精煉爐的主體設(shè)備尺寸不變的條件下，增大了每個(gè)上升孔的當(dāng)量直徑，增大了循環(huán)流量，同時(shí)相對(duì)于單上升孔增加了一個(gè)上升孔驅(qū)動(dòng)鋼水循環(huán)，相對(duì)于單上升孔增加了一倍的循環(huán)流量。

2)在保持上升孔內(nèi)的吹入氣體飽和度不變的情況下可增加設(shè)置于上升孔處的提升氣出氣口數(shù)量，相應(yīng)的增加總提升氣流量，進(jìn)而增大循環(huán)流量。

3)由于下降孔水平截面積小于等于上升孔，下降孔出口處的鋼液流速大于等于上升孔處的鋼液流速，鋼液能夠以較快的速度沖向鋼包底部，減少和上升孔下部周?chē)匿撘合嗷ジ蓴_，有利于鋼液在鋼包中的循環(huán)流動(dòng)和混合均勻，減少鋼包循環(huán)死區(qū)。

4)由三塊內(nèi)部擋墻形成T形或Y形的擋墻結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)部擋墻中心部位形成了相互支撐，有 效的提高了擋墻中心部位的支撐強(qiáng)度，避免擋墻中心部位變形下垮坍塌，延長(zhǎng)了浸漬管壽命。

附圖說(shuō)明

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本實(shí)用新型提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型單嘴精煉爐的三孔浸漬管結(jié)構(gòu)示意圖，也為圖3沿C-C截面圖；

圖2為圖1沿A-A截面圖；

圖3為圖1沿B-B截面圖。

圖中：1為上升孔Ⅰ，2為上升孔Ⅱ，3為下降孔，4為內(nèi)膽，5為提升氣出氣口，6為澆注耐材，7為錨固釘，8為填縫砂，9為耐火磚，10為提升氣管線，11為浸漬管內(nèi)膽頂部法蘭，12為真空室。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本實(shí)用新型應(yīng)用于150T的RH爐浸漬管及真空室的改造中，該RH的真空室和浸漬管同步進(jìn)行改造，均改為圓筒形的單嘴式結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示。該浸漬管為圓筒形單嘴式三孔結(jié)構(gòu)，三面內(nèi)部擋墻和外部弧形外墻共同形成上升孔Ⅰ1，上升孔Ⅱ2、下降孔3，上升孔Ⅰ1和上升孔Ⅱ2內(nèi)壁周?chē)O(shè)有一層提升氣出氣口5，提升氣出氣口5與提升氣管線10聯(lián)通。管狀外墻的內(nèi)膽4外周壁上和底部設(shè)有錨固釘7，掛在內(nèi)膽外壁的澆注耐材6，內(nèi)膽4內(nèi)側(cè)的耐火材料中有耐火磚9，內(nèi)膽4和耐火磚9中的縫隙中有填縫砂8。浸漬管內(nèi)膽頂部設(shè)置有法蘭11，用于與真空室12底部焊接連接固定。為與本實(shí)例單嘴三孔浸漬管相配合，真空室12內(nèi)部由耐火磚組成，外部為鋼板制成的圓筒形外殼，真空室12下部設(shè)有耐火磚砌成的三塊內(nèi)部擋墻，形成與上升孔Ⅰ1、上升孔Ⅱ2和下降孔3形狀相同的圓筒形單嘴式三孔結(jié)構(gòu)，以此形成和浸漬管的上升孔和下降孔的相通的空間。其中三孔浸漬管的各相關(guān)參數(shù)為：浸漬管內(nèi)徑取1.8m，弧形外墻厚度為0.275m，內(nèi)部擋墻厚0.39m，三塊內(nèi)部擋墻形成互為120°的Y形結(jié)構(gòu)，提升氣出口設(shè)有1層，距浸漬管下部0.5m，兩個(gè)上升孔內(nèi)共設(shè)有18個(gè)提升氣出氣口，提升氣流量為2000NL/min，真空室內(nèi)壓力100Pa。

可應(yīng)用于150T鋼包尺寸的本案例三孔浸漬管和原普通RH雙管浸漬管、中間帶擋墻的單嘴浸漬管的循環(huán)流量如下表1所示。

表1 三孔浸漬管和普通RH雙管浸漬管、中間帶擋墻的單嘴浸漬管對(duì)比

如表1所示，在吹氣量同為2000NL/min，真空室內(nèi)壓力同為100Pa時(shí)，本實(shí)例三孔浸漬管的鋼水循環(huán)流量可達(dá)412t/min,與原普通的雙管浸漬管的鋼水循環(huán)流量123t/min相比，其鋼水循環(huán)流量提高了235％，與中間帶擋墻的單嘴浸漬管的鋼水循環(huán)流量307t/min相比，其循環(huán)流量增加了35％。由于循環(huán)流量的大幅增加，鋼水在鋼包中的混勻時(shí)間由3.7min(普通RH雙管浸漬管)或1.5min(中間帶擋墻的單嘴浸漬管)減少到1.1min，同時(shí)可相應(yīng)縮短脫碳脫氣所需的真空時(shí)間，也就是說(shuō)應(yīng)用了本實(shí)例三孔浸漬管單嘴精煉爐的真空冶煉處理效率有了大幅度提升。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。